(57)【要約】  照明用レンズ（１）は、入射面（１１）、出射面（１２）、および底面（１３）を備えている。入射面（１１）は、光軸Ａと直交する、出射面（１２）側に凸な曲面の第１入射面（１１１）と、この第１入射面（１１１）の縁から広がりながら底面（１３）の内縁に斜めにつながる第２入射面（１１２）と、を有している。光拡張方向の断面において、光源（２０）の位置に対応する光軸Ａ上の基点Ｑから入射面（１１）に直接的に到達する仮想光が入射面（１１）を透過するときの屈折角をθ１とし、このθ１の符号を入射面（１１）の法線Ｎに対して光軸Ａ側を負、その反対側を正としたときに、第１入射面（１１１）ではθ１の符号が負となり、第２入射面（１１２）ではθ１の符号が正となる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を光軸方向と直交する少なくとも一方向に拡張して被照射面に照射する照明用レンズであって、
光源からの光が入射する入射面と、入射した光を出射させる出射面と、前記入射面の外側で前記出射面と反対側を向く底面と、を備え、
前記入射面は、前記光軸と直交する、前記出射面側に凸な曲面の第１入射面と、この第１入射面の縁から広がりながら前記底面の内縁に斜めにつながる第２入射面と、を有し、
前記一方向に沿って前記光軸を通る断面において、前記光源の位置に対応する前記光軸上の基点から前記入射面に直接的に到達する仮想光が前記入射面を透過するときの屈折角をθ１とし、このθ１の符号を前記入射面の法線に対して前記光軸側を負、その反対側を正としたときに、前記第１入射面ではθ１の符号が負となり、前記第２入射面ではθ１の符号が正となる、
照明用レンズ。
【請求項２】
前記第２入射面は、前記第１入射面の縁から直線的に広がっている、請求項１に記載の照明用レンズ。
【請求項３】
前記入射面は、すり鉢状の凹面であり、前記底面は、前記入射面の周囲に位置している、請求項１に記載の照明用レンズ。
【請求項４】
前記入射面は、筒状の凹面であり、前記底面は、前記入射面の両側に位置している、請求項１に記載の照明用レンズ。
【請求項５】
前記第１方向に沿って前記光軸を通る断面において、前記第２入射面上の任意の点における接線と前記光軸とのなす角度は、２０°以上７０°以下である、請求項１に記載の照明用レンズ。
【請求項６】
前記入射面は、前記光軸に対して回転対称であり、前記第２入射面は、前記第１入射面の周縁から拡径しながら前記底面の内周縁に斜めにつながっている、請求項３に記載の照明用レンズ。
【請求項７】
前記出射面は、連続する凸面であり、前記一方向に沿って前記光軸を通る断面において、前記出射面の中心部分の曲率は実質的にゼロである、請求項１に記載の照明用レンズ。
【請求項８】
前記一方向に沿って前記光軸を通る断面において、前記出射面上の任意の点と前記光軸上の基点とを結んだ直線と前記光軸との角度をθｉ、前記光軸上の基点から前記出射面上の任意の点まで光軸方向に測った距離をｓａｇＹ、θｉが０°のときのｓａｇＹをｓａｇＹ0、θｉが６０°のときのｓａｇＹをｓａｇＹ60としたときに、以下の式
０．５＜ｓａｇＹ60／ｓａｇＹ0＜０．８
を満足する、請求項１に記載の照明用レンズ。
【請求項９】
前記底面は、フラットである、請求項１に記載の照明用レンズ。
【請求項１０】
前記光軸上の基点は、前記底面と同一平面上または前記底面よりも前記第１出射面側にある、請求項９に記載の照明用レンズ。
【請求項１１】
光を放射する発光ダイオードと、前記発光ダイオードからの光を拡張して被照射面に照射する照明用レンズと、を備える発光装置であって、
前記照明用レンズは、請求項１に記載の照明用レンズである、発光装置。
【請求項１２】
前記第２入射面は、光軸方向において前記発光ダイオードの発光面を超えるように広がっている、請求項１１に記載の発光装置。
【請求項１３】
前記発光ダイオードの発光面上には、封止樹脂によりドーム型の封止部が形成されている、請求項１１に記載の発光装置。
【請求項１４】
平面的に配置された複数の発光装置と、前記複数の発光装置を覆うように配置され、前記複数の発光装置から一方面に照射された光を他方面から拡散した状態で放射する拡散板と、を備える面光源であって、
前記複数の発光装置のそれぞれは、請求項１１に記載の発光装置である、面光源。
【請求項１５】
前記複数の発光装置を挟んで前記拡散板と対向する基板であって前記複数の発光装置のそれぞれの前記発光ダイオードが実装された基板と、前記照明用レンズを避けながら前記基板を覆うように前記基板上に配置された反射板と、をさらに備える、請求項１４に記載の面光源。
【請求項１６】
液晶パネルと、前記液晶パネルの裏側に配置された請求項１４に記載の面光源と、を備える液晶ディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば発光ダイオード等の光源の指向性を広くする照明用レンズ、およびこの照明用レンズを用いた照明装置に関する。さらに、本発明は、複数の照明装置を備える面光源、およびこの面光源がバックライトとして液晶パネル後方に配置された液晶ディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の大型の液晶ディスプレイ装置のバックライトでは、冷陰極管が液晶パネル直下に多数配置され、これらの冷陰極管が拡散板や反射板等の部材と共に使われていた。近年では、バックライトの光源として発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」と言う。）が使用されるようになっている。ＬＥＤは近年効率が向上し、蛍光灯に変わる消費電力の少ない光源として期待されている。また液晶ディスプレイ装置用の光源としては映像に応じてＬＥＤの明暗を制御することで液晶ディスプレイ装置の消費電力を下げることができる。【０００３】
液晶ディスプレイ装置のＬＥＤを光源とするバックライトでは、冷陰極管の代わりに多数のＬＥＤを配置することとなる。多数のＬＥＤを用いることでバックライト表面で均一な明るさを得ることができるが、ＬＥＤが多数必要で安価にできない問題があった。１個のＬＥＤの出力を大きくし、ＬＥＤの使用する個数を減らす取り組みがなされており、例えば特許文献１では、少ない個数のＬＥＤでも均一な面光源が得られるようにするレンズが提案されている。【０００４】
少ない個数のＬＥＤで均一な面光源を得るためには、１個のＬＥＤが照明する照明領域を大きくする必要がある。すなわちＬＥＤからの光を拡張して指向性を広くすることが必要である。このために特許文献１では、チップ状のＬＥＤの指向性を制御する平面視で円形状のレンズをＬＥＤの上に配置している。このレンズの形状は、光を出射させる出射面における光軸近傍部分が凹面となっており、その外側部分が凹面と連続する凸面となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３８７５２４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＬＥＤでは、ＬＥＤのチップの正面方向に最も多くの光が発光しており、特許文献１に開示されたレンズでは、光軸近傍の凹面でチップからの正面方向に向かう光を屈折により発散させている。これにより、被照射面における光軸近傍の照度を抑えて広がりのある照度分布にすることができる。【０００７】
ところで、特許文献１に開示されたレンズでは、入射面が光源を取り囲むような半球状または円柱状の凹面となっている。しかしながら、このようになっていると、光源から放射される光のうち光軸に対する角度が大きな光が入射面にほぼ垂直に入射し、出射面の最外周近くに到達するため、その光を出射面で屈折させて照明領域に向かわせるのは困難である。すなわち、特許文献１に開示されたレンズでは、光源から広い角度で放射される光を有効に配光させることができない。【０００８】
本発明は、光源の指向性を広くしながらも、光源から広い角度で放射される光を有効に配光させることができる照明用レンズを提供するとともに、この照明用レンズを含む発光装置、面光源、および液晶ディスプレイ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明は、光源からの光を光軸方向と直交する少なくとも一方向に拡張して被照射面に照射する照明用レンズであって、光源からの光が入射する入射面と、入射した光を出射させる出射面と、前記入射面の外側で前記出射面と反対側を向く底面と、を備え、前記入射面は、前記光軸と直交する、前記出射面側に凸な曲面の第１入射面と、この第１入射面の縁から広がりながら前記底面の内縁に斜めにつながる第２入射面と、を有し、前記一方向に沿って前記光軸を通る断面において、前記光源の位置に対応する前記光軸上の基点から前記入射面に直接的に到達する仮想光が前記入射面を透過するときの屈折角をθ１とし、このθ１の符号を前記入射面の法線に対して前記光軸側を負、その反対側を正としたときに、前記第１入射面ではθ１の符号が負となり、前記第２入射面ではθ１の符号が正となる、照明用レンズを提供する。【００１０】
また、本発明は、光を放射するＬＥＤと、前記ＬＥＤからの光を拡張して被照射面に照射する照明用レンズと、を備える発光装置であって、前記照明用レンズは、上記の照明用レンズである、発光装置を提供する。【００１１】
さらに、本発明は、平面的に配置された複数の発光装置と、前記複数の発光装置を覆うように配置され、前記複数の発光装置から一方面に照射された光を他方面から拡散した状態で放射する拡散板と、を備える面光源であって、前記複数の発光装置のそれぞれは、上記の発光装置である、面光源を提供する。【００１２】
また、本発明は、液晶パネルと、前記液晶パネルの裏側に配置された上記の面光源と、を備える液晶ディスプレイ装置を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
上記の構成によれば、光源の中心付近の光を第１入射面で広げることができる。また、光源から広い角度で放射される光を第２入射面で出射面側に大きく跳ね上げることができ、その光を出射面で屈折させて被照射面の所定エリアに到達させることができる。従って、本発明によれば、光源の指向性を広げつつ、光源から広い角度で放射される光を有効に配光させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る照明用レンズの構成図
【図２】図１に示す照明用レンズの斜視図
【図３】変形例の照明用レンズの斜視図
【図４】他の変形例の照明用レンズの斜視図
【図５】本発明の実施の形態２に係る発光装置の構成図
【図６】本発明の実施の形態２に係る発光装置の第１入射面に到達する光線の光路図
【図７】本発明の実施の形態２に係る発光装置の第２入射面に到達する光線の光路図
【図８】変形例の発光装置の構成図
【図９】実施例１の発光装置の構成図
【図１０】実施例２の発光装置の構成図
【図１１】実施例１の発光装置における照明用レンズの入射面および出射面形状を表す、θｉとｓａｇＸ，Ｙの関係を示すグラフ（表１をグラフ化）
【図１２】実施例１の発光装置のθｉとθ１の関係を示すグラフ
【図１３】図１３Ａは実施例１の発光装置の照度分布、図１３Ｂは実施例１の効果を確認するためのＬＥＤのみの照度分布
【図１４】実施例２の発光装置における照明用レンズの入射面および出射面形状を表す、θｉとｓａｇＸ，Ｙの関係を示すグラフ（表２をグラフ化）
【図１５】実施例２の発光装置のθｉとθ１の関係を示すグラフ
【図１６】図１６Ａは実施例２の発光装置の照度分布、図１６Ｂは実施例２の効果を確認するためのＬＥＤのみの照度分布
【図１７】実施例３の発光装置における照明用レンズの入射面および出射面形状を表す、θｉとｓａｇＸ，Ｙの関係を示すグラフ（表３をグラフ化）
【図１８】実施例３の発光装置のθｉとθ１の関係を示すグラフ
【図１９】図１９Ａは実施例３の発光装置の照度分布、図１９Ｂは実施例３の効果を確認するためのＬＥＤのみの照度分布
【図２０】本発明の実施の形態３に係る面光源の構成図
【図２１】本発明の実施の形態３に係る面光源の部分的な断面図
【図２２】図２２Ａは本発明の実施の形態３に係る面光源で実施例１の発光装置を用いたときの照度分布、図２２Ｂは実施例１の効果を確認するためのＬＥＤのみで発光装置を構成した場合の面光源での照度分布
【図２３】図２３Ａは本発明の実施の形態３に係る面光源で実施例２の発光装置を用いたときの照度分布、図２３Ｂは実施例２の効果を確認するためのＬＥＤのみで発光装置を構成した場合の面光源での照度分布
【図２４】変形例の面光源の構成図
【図２５】図２５Ａは本発明の実施の形態３に係る面光源で実施例３の発光装置を用いたときの照度分布、図２５Ｂは実施例３の効果を確認するためのＬＥＤのみで発光装置を構成した場合の面光源での照度分布
【図２６】他の変形例の面光源の構成図
【図２７】本発明の実施の形態４に係る液晶ディスプレイの構成図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る照明用レンズ１の構成図である。照明用レンズ１は、指向性を有する光源２０と被照射面３との間に配置され、光源２０からの光を拡張して被照射面３に照射するものである。すなわち、照明用レンズ１によって光源２０の指向性が広くされる。本実施形態では、図２に示すように照明用レンズ１が光源２０を周囲から取り囲む形状を有しており、光源２０からの光が照明用レンズ１によって光軸Ａの回りに放射状に拡張される。被照射面３の照度分布は、照明用レンズ１の設計上の中心線である光軸Ａ上が最大で周囲に行くほど略単調に減少する。なお、光源２０と照明用レンズ１とは、互いの光軸が合致するように配置される。
【００１７】
具体的に、照明用レンズ１は、光源２０からの光が入射する入射面１１と、入射した光を出射させる出射面１２とを有している。また、照明用レンズ１は、入射面１１の周囲で出射面１２と反対側を向く環状の底面１３を有している。さらに、本実施形態では、出射面１２と底面１３との間に径方向外側に張り出すリング部１５が設けられており、このリング部１５の断面略コ字状の外面で出射面１２の周縁と底面１３の外周縁とがつながれている。ただし、リング部１５は省略可能であり、出射面１２の周縁と底面１３の外周縁とが断面直線状または円弧状の端面でつながれていてもよい。
【００１８】
入射面１１は、連続するすり鉢状の凹面である。入射面１１は、光軸Ａに対して回転対称であることが好ましいが、光軸Ａに対して回転対称でなくてもよい。例えば、光源２０が光軸方向から見たときに長方形である場合には、入射面１１は光軸方向から見て光源２０と同方向に延びる楕円形であってもよい。入射面１１を取り巻く底面１３は、本実施形態ではフラットである。
【００１９】
出射面１２は、連続する凸面である。出射面１２は、光軸Ａに対して回転対称であることが好ましいが、光軸Ａに対して回転対称でなくてもよい。例えば、図３に示すように、出射面１２は、光軸方向から見て楕円形であってもよい。また、光軸Ａを通る任意の断面において、出射面１２の中心部分の曲率は、実質的にゼロであることが好ましい。ここで、「中心部分」とは、光軸Ａから所定半径（例えば、光軸方向から見たときの出射面１２の最外周の半径（有効径）の１／４）以内の領域をいい、「実質的にゼロ」とは、光軸Ａ上の基点Ｑから出射面１２上の任意の点まで光軸方向に測った距離をサグ量（ｓａｇＹ）とした場合、前記中心部分における最大サグ量と最小サグ量の差が０．１ｍｍ以下のことをいう。このようになっていれば、成形がし易くなり、公差に強いレンズを作ることが可能となる。ただし、出射面１２の形状はこれに限られるものではなく、例えば半球状の凸面であってもよい。
【００２０】
照明用レンズ１の平面視における輪郭は、光軸Ａに対して回転対称である必要はない。例えば、リング部１５に光軸Ａを挟んで互いに平行な一対のフラット部が設けられていて、照明用レンズ１が光軸方向から見たときに小判型となっていてもよい。
【００２１】
光源２０からの光は、入射面１１から照明用レンズ１内に入射した後に出射面１２から出射されて、被照射面３に到達する。光源２０から放射される光は、入射面１１と出射面１２の作用で拡張され、被照射面３の広い範囲に到達するようになる。
【００２２】
光源２０としては、例えばＬＥＤを採用することができる。ＬＥＤは、通常は空気に触れないように封止樹脂で覆われている。従来のＬＥＤの封止樹脂としては、エポキシ樹脂またはシリコンゴム等が用いられている。
【００２３】
照明用レンズ１は、所定の屈折率を有する透明材料で構成される。透明材料の屈折率は、例えば１．４から２．０程度である。このような透明材料としては、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネイト等の樹脂、硝子、またはシリコンゴム等のゴムを用いることができる。中でも、ＬＥＤの封止樹脂として用いられるエポキシ樹脂またはシリコンゴム等を用いることが好ましい。
【００２４】
次に、入射面１１の詳細について説明する。
【００２５】
入射面１１は、光軸Ａと直交する、出射面１２側に凸な曲面の第１入射面１１１と、この第１入射面１１１の周縁から直線的に広がりながら底面１３の内周縁に斜めにつながる第２入射面１１２とを有している。光源２０から放射される光のうち光軸Ａからの角度が小さい光は第１入射面１１１に到達し、光軸Ａからの角度が大きい光は第２入射面１１２に到達する。
【００２６】
例えば、入射面１１は、双曲面形状であってもよい。このとき、光軸Ａを含む断面における第２入射面１１２の形状は、僅かに湾曲する円弧である。ただし、光軸Ａを含む断面における第２入射面１１２の形状は、直線であってもよい。また、入射面１１が光軸Ａに対して回転対称である場合は、第２入射面１１２は、第１出射面１１１の周縁から拡径しながら底面１３の内周縁に斜めにつながることになる。
【００２７】
ここで、光軸Ａを通る任意の断面において、光源２０の位置に対応する光軸Ａ上の基点Ｑから入射面１１に直接的に到達する仮想光が入射面１１を透過するときの屈折角をθ１とし、このθ１の符号を入射面１１の法線Ｎに対して光軸Ａ側を負、その反対側を正と定義すると、第１入射面１１１ではθ１の符号が負となり、第２入射面１１２ではθ１の符号が正となる。
【００２８】
「光源２０の位置に対応する光軸Ａ上の基点Ｑ」とは、光源２０から放射される光の中心とみなすことが可能な点のことであり、任意の位置に設定可能である。ただし、基点Ｑは、底面１３と同一平面上または底面１３よりも第１入射面１１１側にあることが好ましい。本実施形態では、光源２０が基板８に実装され、この基板８に照明用レンズ１の底面１３が接合される形態を想定しており、基点Ｑが底面１３と同一平面上に位置している。
【００２９】
光軸Ａを通る任意の断面において、第２入射面１１２上の任意の点における接線と光軸Ａとのなす角度は、配光特性の観点から、２０°以上７０°以下が好ましい。より好ましい角度は、３０°以上５０°以下である。
【００３０】
以上のような照明用レンズ１であれば、光源２０の中心付近の光を第１入射面１１１で広げることができる。また、光源２０から広い角度で放射される光を第２入射面１１２で出射面１２側に大きく跳ね上げることができ、その光を出射面１２で屈折させて被照射面３の所定エリアに到達させることができる。従って、本実施形態の照明用レンズ１によれば、光源２０の指向性を広げつつ、光源２０から広い角度で放射される光を有効に配光させることができる。
【００３１】
ここで、照明用レンズ１は、光軸Ａを通る任意の断面において、出射面１２上の任意の点と光軸Ａ上の基点Ｑとを結んだ直線と光軸Ａとの角度をθｉ、光軸Ａ上の基点Ｑから前記出射面１２上の任意の点まで光軸方向に測った距離をｓａｇＹ、θｉが０°のときのｓａｇＹをｓａｇＹ0、θｉが６０°のときのｓａｇＹをｓａｇＹ60としたときに、以下の式（１）
０．５＜ｓａｇＹ60／ｓａｇＹ0＜０．８・・・（１）
を満足することが好ましい。
【００３２】
本実施形態のように入射面１１の形状を設定することにより、光軸Ａ上の基点Ｑから出射面１２の最外周まで光軸方向に測った距離を大きくすることができる。これにより、照明用レンズ１のエッジの厚さをある程度確保することができ、照明用レンズ１を容易に射出成形できるようになる。また、光軸Ａ上の基点Ｑから出射面１２の最外周まで光軸方向に測った距離を大きくすることにより、例えば光源２０が実装される基板８と底面１３との間に隙間を確保することが可能になる。このようにすれば、光源２０により温められる空気をその隙間を通じて逃がすことができ、光源２０の過度な温度上昇を抑制することができる。式（１）の下限を超えると、照明用レンズ１のエッジが薄くなりすぎ、上限を超えると、照明用レンズ１のサイズ（例えば光軸方向から見たときの直径）が大きくなりすぎる。
【００３３】
ところで、本発明の照明用レンズは、光源２０からの光を光軸方向と直交する少なくとも一方向に拡張するものであればよく、光源２０からの光を光軸Ａの回りに放射状に拡張するものに限られない。例えば、図４に示すように、光源（図示せず）を挟むような二股状の形状を有し、光源からの光を光軸方向と直交する第１方向のみに拡張する照明用レンズ１０を採用することも可能である。この場合、入射面１１は、光軸方向および第１方向と直交する第２方向に延びる筒状の凹面であり、底面１３は、第１方向において入射面の両側に位置している。そして、第２入射面１１２は、第１方向における第１入射面１１１の両辺から直線的に広がりながら第１方向における底面１３の内辺に斜めにつながっている。また、この場合、光源としては、第２方向に延びる長尺状のものを用いることが好ましい。
【００３４】
なお、照明用レンズ１０においても、光拡張方向である第１方向に沿って光軸Ａを通る断面（すなわち、図１と同じ断面）において、出射面１２の中心部分の曲率は、実質的にゼロであることが好ましい。また、第１方向に沿って光軸Ａを通る断面において、第２入射面１１２上の任意の点における接線と光軸Ａとのなす角度は、２０°以上７０°以下が好ましく、３０°以上５０°以下がより好ましい。さらに、照明用レンズ１０は、第１方向に沿って光軸を通る断面において、上述した式（１）：０．５＜ｓａｇＹ60／ｓａｇＹ0＜０．８を満足することが好ましい。
【００３５】
なお、本発明の照明用レンズは、ＬＥＤ以外の光源（例えば、レーザーまたは有機ＥＬ）にも適用可能である。
【００３６】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２に係る発光装置７の構成図である。この発光装置７は、光を放射するＬＥＤ２と、ＬＥＤ２からの光を拡張して被照射面３に照射する照明用レンズとして、実施の形態１で説明した、光源からの光を放射状に拡張する照明用レンズ１（図１〜３参照）とを備えている。なお、発光装置７は、照明用レンズ１の代わりに、光源からの光を一方向のみに拡張する照明用レンズ１０（図４参照）を備えていてもよい。
【００３７】
ＬＥＤ２は、照明用レンズ１の入射面１１から離れて配置されている。照明用レンズ１の第２入射面１１２は、ＬＥＤ２の発光面の高さのバラつきにも対応できるように、光軸方向においてＬＥＤ２の発光面を超えるように広がっていることが好ましい。本実施形態では、ＬＥＤ２の発光面と反対側の面が照明用レンズ１の底面１３と同一平面上に位置していて、ＬＥＤ２の発光面と反対側の面（換言すれば、ＬＥＤ２が実装される基板の表面）と光軸Ａとの交点が実施の形態１で説明した基点Ｑとなっている。照明用レンズ１の出射面１２から出射した光は被照射面３に到達し、被照射面３を照明する。
【００３８】
ＬＥＤ２内での発光は指向性を持たない発光であるが、発光領域の屈折率は２．０以上であり、屈折率が低い領域に光が侵入すると、界面の屈折の影響で、界面の法線方向に最大の強度を持ち、法線方向から角度が大きくなるほど、光の強度は小さくなる。このようにＬＥＤ２は指向性を持っており、広い範囲を照明するためには照明用レンズ１で指向性を広くすることが必要である。
【００３９】
図６および図７は発光装置７の光路図である。図６は、ＬＥＤ２から光軸Ａに対して小さな角度で出射され、第１入射面１１１に到達する光線の光路を示す。ＬＥＤ２から出射した光は、第１入射面１１１を光軸Ａから離れる方向に屈折しながら透過し、その後に出射面１２に到達する。到達した光は、出射面１２を屈折しながら透過し、その後に被照射面３に到達する。図７は、ＬＥＤ２から光軸Ａに対して大きな角度で出射され、第２入射面１１２に到達する光線の光路を示す。ＬＥＤ２から出射した光は、第２入射面１１２を光軸Ａに近づく方向に屈折しながら透過し、その後に出射面１２に到達する。到達した光は、出射面１２を屈折しながら透過し、その後に被照射面３に到達する。
【００４０】
なお、ＬＥＤ２の発光面上には、図８に示すように、封止樹脂によりドーム型の封止部２１が形成されていてもよい。このようになっていれば、光源の指向性を更に広げることができ、また光の取り出し効率を上げることも可能となる。
【００４１】
以下、本発明の具体的な数値例として、本発明の実施の形態２の実施例１〜３を示す。実施例１および実施例２では、光源からの光を放射状に拡張する照明用レンズ１を採用し、実施例３では、光源からの光を一方向のみに拡張する照明用レンズ１０を採用する。
【００４２】
図９は、実施例１の発光装置の構成図であり、図１０は、実施例２の発光装置の構成図である。なお、実施例３の発光装置は、図１０に示す断面形状で紙面と直交する方向に延びるものであり、その構成図は省略する。本実施例１〜３は、汎用品のＬＥＤを光源とし、指向性を広げることを目的とした設計例である。実施例１におけるＬＥＤのパッケージサイズは３．０×２．０ｍｍであり、実施例２におけるＬＥＤのパッケージサイズは５．８×３．４ｍｍであり、実施例３におけるＬＥＤのパッケージサイズは３．０×３．０ｍｍである。なお、実施例１では、ＬＥＤの発光面にドーム型の封止部が形成されている。
【００４３】
図９および図１０中のθｉは、光軸Ａ上の基点Ｑと入射面１１および出射面１２上の任意の点とを結んだ直線と光軸Ａとの角度である。さらに、図９および図１０中のｓａｇＸは、光軸Ａ上の基点Ｑから前記入射面１１上の任意の点まで光軸方向に測った距離であり、ｓａｇＹは、光軸Ａ上の基点Ｑから前記出射面１２上の任意の点まで光軸方向に測った距離である。
【００４４】
（実施例１）
次に実施例１の具体的な数値を表１に示す。
【００４５】
【表１】
2011048735.tif 000003
【００４６】
図１１は、表１のθｉとｓａｇＸおよびｓａｇＹについてグラフ化したものである。また、図１２に、θｉと基点Ｑからの仮想光の入射面１１での屈折角であるθ１の関係のグラフを示す。図１２は、本実施例１における第１入射面１１１と第２入射面１１２とでθ１の符号が反転していることを示している。
【００４７】
図１３Ａは、実施例１の発光装置を配置し、ＬＥＤの発光面から２３ｍｍ離れた位置に被照射面を配置したときの計算で求めた被照射面での照度分布を表す。図１３Ｂは、図１３Ａのときと同じＬＥＤ（発光面上に封止部２１があるもの）のみを配置し、ＬＥＤの発光面から２３ｍｍ離れた位置に被照射面を配置したときの計算で求めた被照射面での照度分布を表す。なお、図１３Ａおよび図１３Ｂは、光軸中心照度を１として規格化したときの被照射面上での照度分布曲線を示している。図１３Ａと図１３Ｂを比較すると、光源を周囲から取り囲む形状を有する照明用レンズ１の効果で被照射面を広く照明できていることがわかる。
【００４８】
なお、実施例１では、出射面１２に関するｓａｇＹ60／ｓａｇＹ0が０．６７５となっている。
【００４９】
（実施例２）
次に実施例２の具体的な数値を表２に示す。
【００５０】
【表２】
2011048735.tif 000004
【００５１】
図１４は、表２のθｉとｓａｇＸおよびｓａｇＹについてグラフ化したものである。また、図１５に、θｉと基点Ｑからの仮想光の入射面１１での屈折角であるθ１の関係のグラフを示す。図１５は、上述した実施例１と同様に、本実施例２における第１入射面１１１と第２入射面１１２とでθ１の符号が反転していることを示している。
【００５２】
図１６Ａは、実施例２の発光装置を配置し、ＬＥＤの発光面から２３ｍｍ離れた位置に被照射面を配置したときの計算で求めた被照射面での照度分布を表す。図１６Ｂは、図１６Ａのときと同じＬＥＤ（発光面上に封止部２１がないもの）のみを配置し、ＬＥＤの発光面から２３ｍｍ離れた位置に被照射面を配置したときの計算で求めた被照射面での照度分布を表す。なお、図１６Ａおよび図１６Ｂは、図１３Ａおよび図１３Ｂと同様に、光軸中心照度を１として規格化したときの被照射面上での照度分布曲線を示している。図１６Ａと図１６Ｂを比較すると、光源を周囲から取り囲む形状を有する照明用レンズ１の効果で被照射面を広く照明できていることがわかる。
【００５３】
なお、実施例２では、出射面１２に関するｓａｇＹ60／ｓａｇＹ0が０．６２９となっている。
【００５４】
（実施例３）
次に実施例３の具体的な数値を表３に示す。
【００５５】
【表３】
2011048735.tif 000005
【００５６】
図１７は、表３のθｉとｓａｇＸおよびｓａｇＹについてグラフ化したものである。また、図１８に、θｉと基点Ｑからの仮想光の入射面１１での屈折角であるθ１の関係のグラフを示す。図１８は、上述した実施例１と同様に、本実施例３における第１入射面１１１と第２入射面１１２とでθ１の符号が反転していることを示している。
【００５７】
図１９Ａは、実施例３の発光装置を配置し、ＬＥＤの発光面から２３ｍｍ離れた位置に被照射面を配置したときの計算で求めた被照射面での照度分布を表す。図１９Ｂは、図１９Ａのときと同じＬＥＤ（発光面上に封止部２１がないもの）のみを配置し、ＬＥＤの発光面から２３ｍｍ離れた位置に被照射面を配置したときの計算で求めた被照射面での照度分布を表す。なお、図１９Ａおよび図１９Ｂは、図１３Ａおよび図１３Ｂと同様に、光軸中心照度を１として規格化したときの被照射面上での照度分布曲線を示している。図１９Ａと図１９Ｂを比較すると、光源を挟むような二股状の形状を有する照明用レンズ１０の効果で被照射面を広く照明できていることがわかる。
【００５８】
なお、実施例３では、出射面１２に関するｓａｇＹ60／ｓａｇＹ0が０．６６０となっている。
【００５９】
（実施の形態３）
図２０は、本発明の実施の形態３に係る面光源９の構成図である。この面光源９は、平面的に配置された、実施の形態２で説明した、光源からの光を放射状に拡張する照明用レンズ１（図１〜３参照）を含む複数の発光装置７と、これらの発光装置７を覆うように配置された拡散板４とを備えている。なお、発光装置７は、図２０に示すようにマトリクス状に配置されていてもよいし、千鳥状に配置されていてもよい。
【００６０】
また、面光源９は、発光装置７を挟んで拡散板４と対向する基板８を備えている。基板８には、図２１に示すように、各発光装置７のＬＥＤ２が実装されている。本実施形態では、照明用レンズ１の底面１３が基板８に接合されており、基板８上に、照明用レンズ１を避けながら基板８を覆うように反射板６が配置されている。ただし、照明用レンズ１の底面１３は、必ずしも基板８に直接的に接合されている必要はなく、例えば支柱を介して基板８に接合されていてもよい。この場合、基板８と照明用レンズ１の底面１３との間には隙間が形成されるので、反射板６は、その隙間に入り込んでいてもよい。
【００６１】
発光装置７は、拡散板４の一方面４ａに光を照射する。すなわち、拡散板４の一方面４ａは、実施の形態１および実施の形態２で説明した被照射面３となっている。拡散板４は、一方面４ａに照射された光を他方面４ｂから拡散された状態で放射する。個々の発光装置７からは拡散板４の一方面４ａに広い範囲で均一化された照度の光が照射され、この光が拡散板４で拡散されることにより、面内での輝度ムラが少ない面光源ができる。
【００６２】
発光装置７からの光は、拡散板４で散乱されて、発光装置側へ戻ったり拡散板４を透過したりする。発光装置側へ戻って反射板６に入射する光は、反射板６で反射されて、拡散板４に再度入射する。
【００６３】
図２２Ａは、実施例１の発光装置を３０ｍｍピッチで一直線上に４つ配置し、ＬＥＤの発光面から２３ｍｍ離れた位置に拡散板を配置したときの計算で求めた拡散板入射面（発光装置側の一方面）での照度分布を表す。照度分布に細かな波が見られるが照度計算を実行する上で、評価する光線数が不足しているためである。同様にして求めた、実施例２の発光装置を用いたときの照度分布を図２３Ａに示す。
【００６４】
図２２Ｂおよび図２３Ｂは、ＬＥＤのみを３０ｍｍピッチで一直線上に４つ配置し、ＬＥＤから２３ｍｍ離れた位置に拡散板を配置したときの計算で求めた拡散板入射面での照度分布を表す。なお、図２２Ｂでは発光面上に封止部があるＬＥＤ（パッケージサイズ：３．０×２．０ｍｍ）が用いられ、図２３Ｂでは発光面上に封止部がないＬＥＤ（パッケージサイズ：５．８×３．４ｍｍ）が用いられている。
【００６５】
図２２Ａと図２２Ｂおよび図２３Ａと図２３Ｂを比較すると、光源を周囲から取り囲む形状を有する照明用レンズ１の効果で拡散板入射面を均一に照明できていることがわかる。
【００６６】
図２４は、変形例の面光源９の構成図である。この面光源９では、光源からの光を一方向（第１方向）のみ拡張する照明用レンズ１０（図４参照）を含む複数の発光装置７が、基板８の第１方向の中央位置で第１方向と直交する第２方向に一列に並ぶように、平面的に配置されている。なお、発光装置７は、一列に配列されている必要はなく、基板８を第１方向に均等に分割するような２本以上の直線上に配列されていてもよい。
【００６７】
図２５Ａは、実施例３の発光装置を３０ｍｍピッチで一直線上に４つ配置し、ＬＥＤの発光面から２３ｍｍ離れた位置に拡散板を配置したときの計算で求めた拡散板入射面（発光装置側の一方面）での照度分布を表す。図２５Ｂは、ＬＥＤのみを３０ｍｍピッチで一直線上に４つ配置し、ＬＥＤから２３ｍｍ離れた位置に拡散板を配置したときの計算で求めた拡散板入射面での照度分布を表す。なお、図２５Ｂでは発光面上に封止部がないＬＥＤ（パッケージサイズ：３．０×３．０ｍｍ）が用いられている。図２５Ａと図２５Ｂを比較すると、光源を挟むような二股状の形状を有する照明用レンズ１０の効果で拡散板入射面を均一に照明できていることがわかる。
【００６８】
なお、各発光装置７の照明用レンズ１０は、図２６に示すように、隣接する照明用レンズ１０と連続していて、１本のレンズ１００を構成していてもよい。
【００６９】
（実施の形態４）
図２７は、本発明の実施の形態４に係る液晶ディスプレイ装置の構成図である。この液晶ディスプレイ装置は、液晶パネル５と、液晶パネル５の裏側に配置された、実施の形態３で説明した、光源からの光を放射状に拡張する照明用レンズ１を含む面光源９（図２０参照）とを備えている。
【００７０】
ＬＥＤ２と照明用レンズ１で構成される発光装置７が平面的に複数配置され、これらの発光装置７によって拡散板４が照明される。拡散板４の裏面（一方面）は、照度が均一化された光が照射され、この光が拡散板４によって拡散されて液晶パネル５が照明される。
【００７１】
なお、液晶パネル５と面光源９との間には拡散シート、プリズムシート等の光学シートが配置されていることが好ましい。この場合、拡散板４を透過した光は、光学シートでさらに拡散されて、液晶パネル５を照明する。
【００７２】
なお、図示は省略するが、光源からの光を一方向のみに拡張する照明用レンズ１０を含む面光源９（図２４および図２６参照）を液晶パネル５の裏側に配置しても、液晶ディスプレイ装置を構成可能であることは言うまでもない。
【図１】
2011048735.tif 000006
【図２】
2011048735.tif 000007
【図３】
2011048735.tif 000008
【図４】
2011048735.tif 000009
【図５】
2011048735.tif 000010
【図６】
2011048735.tif 000011
【図７】
2011048735.tif 000012
【図８】
2011048735.tif 000013
【図９】
2011048735.tif 000014
【図１０】
2011048735.tif 000015
【図１１】
2011048735.tif 000016
【図１２】
2011048735.tif 000017
【図１３】
2011048735.tif 000018
【図１４】
2011048735.tif 000019
【図１５】
2011048735.tif 000020
【図１６】
2011048735.tif 000021
【図１７】
2011048735.tif 000022
【図１８】
2011048735.tif 000023
【図１９】
2011048735.tif 000024
【図２０】
2011048735.tif 000025
【図２１】
2011048735.tif 000026
【図２２】
2011048735.tif 000027
【図２３】
2011048735.tif 000028
【図２４】
2011048735.tif 000029
【図２５】
2011048735.tif 000030
【図２６】
2011048735.tif 000031
【図２７】
2011048735.tif 000032
【手続補正書】
【提出日】平成22年12月27日(2010.12.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば発光ダイオード等の光源の指向性を広くする照明用レンズ、およびこの照明用レンズを用いた照明装置に関する。さらに、本発明は、複数の照明装置を備える面光源、およびこの面光源がバックライトとして液晶パネル後方に配置された液晶ディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の大型の液晶ディスプレイ装置のバックライトでは、冷陰極管が液晶パネル直下に多数配置され、これらの冷陰極管が拡散板や反射板等の部材と共に使われていた。近年では、バックライトの光源として発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」と言う。）が使用されるようになっている。ＬＥＤは近年効率が向上し、蛍光灯に変わる消費電力の少ない光源として期待されている。また液晶ディスプレイ装置用の光源としては映像に応じてＬＥＤの明暗を制御することで液晶ディスプレイ装置の消費電力を下げることができる。
【０００３】
液晶ディスプレイ装置のＬＥＤを光源とするバックライトでは、冷陰極管の代わりに多数のＬＥＤを配置することとなる。多数のＬＥＤを用いることでバックライト表面で均一な明るさを得ることができるが、ＬＥＤが多数必要で安価にできない問題があった。１個のＬＥＤの出力を大きくし、ＬＥＤの使用する個数を減らす取り組みがなされており、例えば特許文献１では、少ない個数のＬＥＤでも均一な面光源が得られるようにするレンズが提案されている。
【０００４】
少ない個数のＬＥＤで均一な面光源を得るためには、１個のＬＥＤが照明する照明領域を大きくする必要がある。すなわちＬＥＤからの光を拡張して指向性を広くすることが必要である。このために特許文献１では、チップ状のＬＥＤの指向性を制御する平面視で円形状のレンズをＬＥＤの上に配置している。このレンズの形状は、光を出射させる出射面における光軸近傍部分が凹面となっており、その外側部分が凹面と連続する凸面となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３８７５２４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＬＥＤでは、ＬＥＤのチップの正面方向に最も多くの光が発光しており、特許文献１に開示されたレンズでは、光軸近傍の凹面でチップからの正面方向に向かう光を屈折により発散させている。これにより、被照射面における光軸近傍の照度を抑えて広がりのある照度分布にすることができる。
【０００７】
ところで、特許文献１に開示されたレンズでは、入射面が光源を取り囲むような半球状または円柱状の凹面となっている。しかしながら、このようになっていると、光源から放射される光のうち光軸に対する角度が大きな光が入射面にほぼ垂直に入射し、出射面の最外周近くに到達するため、その光を出射面で屈折させて照明領域に向かわせるのは困難である。すなわち、特許文献１に開示されたレンズでは、光源から広い角度で放射される光を有効に配光させることができない。
【０００８】
本発明は、光源の指向性を広くしながらも、光源から広い角度で放射される光を有効に配光させることができる照明用レンズを提供するとともに、この照明用レンズを含む発光装置、面光源、および液晶ディスプレイ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明は、光源からの光を光軸方向と直交する少なくとも一方向に拡張して被照射面に照射する照明用レンズであって、光源からの光が入射する入射面と、入射した光を出射させる出射面と、前記入射面の外側で前記出射面と反対側を向く底面と、を備え、前記入射面は、前記光軸と直交する、前記出射面側に凸な曲面の第１入射面と、この第１入射面の縁から広がりながら前記底面の内縁に斜めにつながる第２入射面と、を有し、前記一方向に沿って前記光軸を通る断面において、前記光源の位置に対応する前記光軸上の基点から前記入射面に直接的に到達する仮想光が前記入射面を透過するときの屈折角をθ１とし、このθ１の符号を前記入射面の法線に対して前記光軸側を負、その反対側を正としたときに、前記第１入射面ではθ１の符号が負となり、前記第２入射面ではθ１の符号が正となる、照明用レンズを提供する。
【００１０】
また、本発明は、光を放射するＬＥＤと、前記ＬＥＤからの光を拡張して被照射面に照射する照明用レンズと、を備える発光装置であって、前記照明用レンズは、上記の照明用レンズである、発光装置を提供する。
【００１１】
さらに、本発明は、平面的に配置された複数の発光装置と、前記複数の発光装置を覆うように配置され、前記複数の発光装置から一方面に照射された光を他方面から拡散した状態で放射する拡散板と、を備える面光源であって、前記複数の発光装置のそれぞれは、上記の発光装置である、面光源を提供する。
【００１２】
また、本発明は、液晶パネルと、前記液晶パネルの裏側に配置された上記の面光源と、を備える液晶ディスプレイ装置を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
上記の構成によれば、光源の中心付近の光を第１入射面で広げることができる。また、光源から広い角度で放射される光を第２入射面で出射面側に大きく跳ね上げることができ、その光を出射面で屈折させて被照射面の所定エリアに到達させることができる。従って、本発明によれば、光源の指向性を広げつつ、光源から広い角度で放射される光を有効に配光させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る照明用レンズの構成図
【図２】図１に示す照明用レンズの斜視図
【図３】変形例の照明用レンズの斜視図
【図４】他の変形例の照明用レンズの斜視図
【図５】本発明の実施の形態２に係る発光装置の構成図
【図６】本発明の実施の形態２に係る発光装置の第１入射面に到達する光線の光路図
【図７】本発明の実施の形態２に係る発光装置の第２入射面に到達する光線の光路図
【図８】変形例の発光装置の構成図
【図９】実施例１の発光装置の構成図
【図１０】実施例２の発光装置の構成図
【図１１】実施例１の発光装置における照明用レンズの入射面および出射面形状を表す、θｉとｓａｇＸ，Ｙの関係を示すグラフ（表１をグラフ化）
【図１２】実施例１の発光装置のθｉとθ１の関係を示すグラフ
【図１３】図１３Ａは実施例１の発光装置の照度分布、図１３Ｂは実施例１の効果を確認するためのＬＥＤのみの照度分布
【図１４】実施例２の発光装置における照明用レンズの入射面および出射面形状を表す、θｉとｓａｇＸ，Ｙの関係を示すグラフ（表２をグラフ化）
【図１５】実施例２の発光装置のθｉとθ１の関係を示すグラフ
【図１６】図１６Ａは実施例２の発光装置の照度分布、図１６Ｂは実施例２の効果を確認するためのＬＥＤのみの照度分布
【図１７】実施例３の発光装置における照明用レンズの入射面および出射面形状を表す、θｉとｓａｇＸ，Ｙの関係を示すグラフ（表３をグラフ化）
【図１８】実施例３の発光装置のθｉとθ１の関係を示すグラフ
【図１９】図１９Ａは実施例３の発光装置の照度分布、図１９Ｂは実施例３の効果を確認するためのＬＥＤのみの照度分布
【図２０】本発明の実施の形態３に係る面光源の構成図
【図２１】本発明の実施の形態３に係る面光源の部分的な断面図
【図２２】図２２Ａは本発明の実施の形態３に係る面光源で実施例１の発光装置を用いたときの照度分布、図２２Ｂは実施例１の効果を確認するためのＬＥＤのみで発光装置を構成した場合の面光源での照度分布
【図２３】図２３Ａは本発明の実施の形態３に係る面光源で実施例２の発光装置を用いたときの照度分布、図２３Ｂは実施例２の効果を確認するためのＬＥＤのみで発光装置を構成した場合の面光源での照度分布
【図２４】変形例の面光源の構成図
【図２５】図２５Ａは本発明の実施の形態３に係る面光源で実施例３の発光装置を用いたときの照度分布、図２５Ｂは実施例３の効果を確認するためのＬＥＤのみで発光装置を構成した場合の面光源での照度分布
【図２６】他の変形例の面光源の構成図
【図２７】本発明の実施の形態４に係る液晶ディスプレイの構成図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る照明用レンズ１の構成図である。照明用レンズ１は、指向性を有する光源２０と被照射面３との間に配置され、光源２０からの光を拡張して被照射面３に照射するものである。すなわち、照明用レンズ１によって光源２０の指向性が広くされる。本実施形態では、図２に示すように照明用レンズ１が光源２０を周囲から取り囲む形状を有しており、光源２０からの光が照明用レンズ１によって光軸Ａの回りに放射状に拡張される。被照射面３の照度分布は、照明用レンズ１の設計上の中心線である光軸Ａ上が最大で周囲に行くほど略単調に減少する。なお、光源２０と照明用レンズ１とは、互いの光軸が合致するように配置される。
【００１７】
具体的に、照明用レンズ１は、光源２０からの光が入射する入射面１１と、入射した光を出射させる出射面１２とを有している。また、照明用レンズ１は、入射面１１の周囲で出射面１２と反対側を向く環状の底面１３を有している。さらに、本実施形態では、出射面１２と底面１３との間に径方向外側に張り出すリング部１５が設けられており、このリング部１５の断面略コ字状の外面で出射面１２の周縁と底面１３の外周縁とがつながれている。ただし、リング部１５は省略可能であり、出射面１２の周縁と底面１３の外周縁とが断面直線状または円弧状の端面でつながれていてもよい。
【００１８】
入射面１１は、連続するすり鉢状の凹面である。入射面１１は、光軸Ａに対して回転対称であることが好ましいが、光軸Ａに対して回転対称でなくてもよい。例えば、光源２０が光軸方向から見たときに長方形である場合には、入射面１１は光軸方向から見て光源２０と同方向に延びる楕円形であってもよい。入射面１１を取り巻く底面１３は、本実施形態ではフラットである。
【００１９】
出射面１２は、連続する凸面である。出射面１２は、光軸Ａに対して回転対称であることが好ましいが、光軸Ａに対して回転対称でなくてもよい。例えば、図３に示すように、出射面１２は、光軸方向から見て楕円形であってもよい。また、光軸Ａを通る任意の断面において、出射面１２の中心部分の曲率は、実質的にゼロであることが好ましい。ここで、「中心部分」とは、光軸Ａから所定半径（例えば、光軸方向から見たときの出射面１２の最外周の半径（有効径）の１／４）以内の領域をいい、「実質的にゼロ」とは、光軸Ａ上の基点Ｑから出射面１２上の任意の点まで光軸方向に測った距離をサグ量（ｓａｇＹ）とした場合、前記中心部分における最大サグ量と最小サグ量の差が０．１ｍｍ以下のことをいう。このようになっていれば、成形がし易くなり、公差に強いレンズを作ることが可能となる。ただし、出射面１２の形状はこれに限られるものではなく、例えば半球状の凸面であってもよい。
【００２０】
照明用レンズ１の平面視における輪郭は、光軸Ａに対して回転対称である必要はない。例えば、リング部１５に光軸Ａを挟んで互いに平行な一対のフラット部が設けられていて、照明用レンズ１が光軸方向から見たときに小判型となっていてもよい。
【００２１】
光源２０からの光は、入射面１１から照明用レンズ１内に入射した後に出射面１２から出射されて、被照射面３に到達する。光源２０から放射される光は、入射面１１と出射面１２の作用で拡張され、被照射面３の広い範囲に到達するようになる。
【００２２】
光源２０としては、例えばＬＥＤを採用することができる。ＬＥＤは、通常は空気に触れないように封止樹脂で覆われている。従来のＬＥＤの封止樹脂としては、エポキシ樹脂またはシリコンゴム等が用いられている。
【００２３】
照明用レンズ１は、所定の屈折率を有する透明材料で構成される。透明材料の屈折率は、例えば１．４から２．０程度である。このような透明材料としては、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネイト等の樹脂、硝子、またはシリコンゴム等のゴムを用いることができる。中でも、ＬＥＤの封止樹脂として用いられるエポキシ樹脂またはシリコンゴム等を用いることが好ましい。
【００２４】
次に、入射面１１の詳細について説明する。
【００２５】
入射面１１は、光軸Ａと直交する、出射面１２側に凸な曲面の第１入射面１１１と、この第１入射面１１１の周縁から直線的に広がりながら底面１３の内周縁に斜めにつながる第２入射面１１２とを有している。光源２０から放射される光のうち光軸Ａからの角度が小さい光は第１入射面１１１に到達し、光軸Ａからの角度が大きい光は第２入射面１１２に到達する。
【００２６】
例えば、入射面１１は、双曲面形状であってもよい。このとき、光軸Ａを含む断面における第２入射面１１２の形状は、僅かに湾曲する円弧である。ただし、光軸Ａを含む断面における第２入射面１１２の形状は、直線であってもよい。また、入射面１１が光軸Ａに対して回転対称である場合は、第２入射面１１２は、第１入射面１１１の周縁から拡径しながら底面１３の内周縁に斜めにつながることになる。
【００２７】
ここで、光軸Ａを通る任意の断面において、光源２０の位置に対応する光軸Ａ上の基点Ｑから入射面１１に直接的に到達する仮想光が入射面１１を透過するときの屈折角をθ１とし、このθ１の符号を入射面１１の法線Ｎに対して光軸Ａ側を負、その反対側を正と定義すると、第１入射面１１１ではθ１の符号が負となり、第２入射面１１２ではθ１の符号が正となる。
【００２８】
「光源２０の位置に対応する光軸Ａ上の基点Ｑ」とは、光源２０から放射される光の中心とみなすことが可能な点のことであり、任意の位置に設定可能である。ただし、基点Ｑは、底面１３と同一平面上または底面１３よりも第１入射面１１１側にあることが好ましい。本実施形態では、光源２０が基板８に実装され、この基板８に照明用レンズ１の底面１３が接合される形態を想定しており、基点Ｑが底面１３と同一平面上に位置している。
【００２９】
光軸Ａを通る任意の断面において、第２入射面１１２上の任意の点における接線と光軸Ａとのなす角度は、配光特性の観点から、２０°以上７０°以下が好ましい。より好ましい角度は、３０°以上５０°以下である。
【００３０】
以上のような照明用レンズ１であれば、光源２０の中心付近の光を第１入射面１１１で広げることができる。また、光源２０から広い角度で放射される光を第２入射面１１２で出射面１２側に大きく跳ね上げることができ、その光を出射面１２で屈折させて被照射面３の所定エリアに到達させることができる。従って、本実施形態の照明用レンズ１によれば、光源２０の指向性を広げつつ、光源２０から広い角度で放射される光を有効に配光させることができる。
【００３１】
ここで、照明用レンズ１は、光軸Ａを通る任意の断面において、出射面１２上の任意の点と光軸Ａ上の基点Ｑとを結んだ直線と光軸Ａとの角度をθｉ、光軸Ａ上の基点Ｑから前記出射面１２上の任意の点まで光軸方向に測った距離をｓａｇＹ、θｉが０°のときのｓａｇＹをｓａｇＹ0、θｉが６０°のときのｓａｇＹをｓａｇＹ60としたときに、以下の式（１）
０．５＜ｓａｇＹ60／ｓａｇＹ0＜０．８・・・（１）
を満足することが好ましい。
【００３２】
本実施形態のように入射面１１の形状を設定することにより、光軸Ａ上の基点Ｑから出射面１２の最外周まで光軸方向に測った距離を大きくすることができる。これにより、照明用レンズ１のエッジの厚さをある程度確保することができ、照明用レンズ１を容易に射出成形できるようになる。また、光軸Ａ上の基点Ｑから出射面１２の最外周まで光軸方向に測った距離を大きくすることにより、例えば光源２０が実装される基板８と底面１３との間に隙間を確保することが可能になる。このようにすれば、光源２０により温められる空気をその隙間を通じて逃がすことができ、光源２０の過度な温度上昇を抑制することができる。式（１）の下限を超えると、照明用レンズ１のエッジが薄くなりすぎ、上限を超えると、照明用レンズ１のサイズ（例えば光軸方向から見たときの直径）が大きくなりすぎる。
【００３３】
ところで、本発明の照明用レンズは、光源２０からの光を光軸方向と直交する少なくとも一方向に拡張するものであればよく、光源２０からの光を光軸Ａの回りに放射状に拡張するものに限られない。例えば、図４に示すように、光源（図示せず）を挟むような二股状の形状を有し、光源からの光を光軸方向と直交する第１方向のみに拡張する照明用レンズ１０を採用することも可能である。この場合、入射面１１は、光軸方向および第１方向と直交する第２方向に延びる筒状の凹面であり、底面１３は、第１方向において入射面の両側に位置している。そして、第２入射面１１２は、第１方向における第１入射面１１１の両辺から直線的に広がりながら第１方向における底面１３の内辺に斜めにつながっている。また、この場合、光源としては、第２方向に延びる長尺状のものを用いることが好ましい。
【００３４】
なお、照明用レンズ１０においても、光拡張方向である第１方向に沿って光軸Ａを通る断面（すなわち、図１と同じ断面）において、出射面１２の中心部分の曲率は、実質的にゼロであることが好ましい。また、第１方向に沿って光軸Ａを通る断面において、第２入射面１１２上の任意の点における接線と光軸Ａとのなす角度は、２０°以上７０°以下が好ましく、３０°以上５０°以下がより好ましい。さらに、照明用レンズ１０は、第１方向に沿って光軸を通る断面において、上述した式（１）：０．５＜ｓａｇＹ60／ｓａｇＹ0＜０．８を満足することが好ましい。
【００３５】
なお、本発明の照明用レンズは、ＬＥＤ以外の光源（例えば、レーザーまたは有機ＥＬ）にも適用可能である。
【００３６】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２に係る発光装置７の構成図である。この発光装置７は、光を放射するＬＥＤ２と、ＬＥＤ２からの光を拡張して被照射面３に照射する照明用レンズとして、実施の形態１で説明した、光源からの光を放射状に拡張する照明用レンズ１（図１〜３参照）とを備えている。なお、発光装置７は、照明用レンズ１の代わりに、光源からの光を一方向のみに拡張する照明用レンズ１０（図４参照）を備えていてもよい。
【００３７】
ＬＥＤ２は、照明用レンズ１の入射面１１から離れて配置されている。照明用レンズ１の第２入射面１１２は、ＬＥＤ２の発光面の高さのバラつきにも対応できるように、光軸方向においてＬＥＤ２の発光面を超えるように広がっていることが好ましい。本実施形態では、ＬＥＤ２の発光面と反対側の面が照明用レンズ１の底面１３と同一平面上に位置していて、ＬＥＤ２の発光面と反対側の面（換言すれば、ＬＥＤ２が実装される基板の表面）と光軸Ａとの交点が実施の形態１で説明した基点Ｑとなっている。照明用レンズ１の出射面１２から出射した光は被照射面３に到達し、被照射面３を照明する。
【００３８】
ＬＥＤ２内での発光は指向性を持たない発光であるが、発光領域の屈折率は２．０以上であり、屈折率が低い領域に光が侵入すると、界面の屈折の影響で、界面の法線方向に最大の強度を持ち、法線方向から角度が大きくなるほど、光の強度は小さくなる。このようにＬＥＤ２は指向性を持っており、広い範囲を照明するためには照明用レンズ１で指向性を広くすることが必要である。
【００３９】
図６および図７は発光装置７の光路図である。図６は、ＬＥＤ２から光軸Ａに対して小さな角度で出射され、第１入射面１１１に到達する光線の光路を示す。ＬＥＤ２から出射した光は、第１入射面１１１を光軸Ａから離れる方向に屈折しながら透過し、その後に出射面１２に到達する。到達した光は、出射面１２を屈折しながら透過し、その後に被照射面３に到達する。図７は、ＬＥＤ２から光軸Ａに対して大きな角度で出射され、第２入射面１１２に到達する光線の光路を示す。ＬＥＤ２から出射した光は、第２入射面１１２を光軸Ａに近づく方向に屈折しながら透過し、その後に出射面１２に到達する。到達した光は、出射面１２を屈折しながら透過し、その後に被照射面３に到達する。
【００４０】
なお、ＬＥＤ２の発光面上には、図８に示すように、封止樹脂によりドーム型の封止部２１が形成されていてもよい。このようになっていれば、光源の指向性を更に広げることができ、また光の取り出し効率を上げることも可能となる。
【００４１】
以下、本発明の具体的な数値例として、本発明の実施の形態２の実施例１〜３を示す。実施例１および実施例２では、光源からの光を放射状に拡張する照明用レンズ１を採用し、実施例３では、光源からの光を一方向のみに拡張する照明用レンズ１０を採用する。
【００４２】
図９は、実施例１の発光装置の構成図であり、図１０は、実施例２の発光装置の構成図である。なお、実施例３の発光装置は、図１０に示す断面形状で紙面と直交する方向に延びるものであり、その構成図は省略する。本実施例１〜３は、汎用品のＬＥＤを光源とし、指向性を広げることを目的とした設計例である。実施例１におけるＬＥＤのパッケージサイズは３．０×２．０ｍｍであり、実施例２におけるＬＥＤのパッケージサイズは５．８×３．４ｍｍであり、実施例３におけるＬＥＤのパッケージサイズは３．０×３．０ｍｍである。なお、実施例１では、ＬＥＤの発光面にドーム型の封止部が形成されている。
【００４３】
図９および図１０中のθｉは、光軸Ａ上の基点Ｑと入射面１１および出射面１２上の任意の点とを結んだ直線と光軸Ａとの角度である。さらに、図９および図１０中のｓａｇＸは、光軸Ａ上の基点Ｑから前記入射面１１上の任意の点まで光軸方向に測った距離であり、ｓａｇＹは、光軸Ａ上の基点Ｑから前記出射面１２上の任意の点まで光軸方向に測った距離である。
【００４４】
（実施例１）
次に実施例１の具体的な数値を表１に示す。
【００４５】
【表１】
2011048735.tif 000033
【００４６】
図１１は、表１のθｉとｓａｇＸおよびｓａｇＹについてグラフ化したものである。また、図１２に、θｉと基点Ｑからの仮想光の入射面１１での屈折角であるθ１の関係のグラフを示す。図１２は、本実施例１における第１入射面１１１と第２入射面１１２とでθ１の符号が反転していることを示している。
【００４７】
図１３Ａは、実施例１の発光装置を配置し、ＬＥＤの発光面から２３ｍｍ離れた位置に被照射面を配置したときの計算で求めた被照射面での照度分布を表す。図１３Ｂは、図１３Ａのときと同じＬＥＤ（発光面上に封止部２１があるもの）のみを配置し、ＬＥＤの発光面から２３ｍｍ離れた位置に被照射面を配置したときの計算で求めた被照射面での照度分布を表す。なお、図１３Ａおよび図１３Ｂは、光軸中心照度を１として規格化したときの被照射面上での照度分布曲線を示している。図１３Ａと図１３Ｂを比較すると、光源を周囲から取り囲む形状を有する照明用レンズ１の効果で被照射面を広く照明できていることがわかる。
【００４８】
なお、実施例１では、出射面１２に関するｓａｇＹ60／ｓａｇＹ0が０．６７５となっている。
【００４９】
（実施例２）
次に実施例２の具体的な数値を表２に示す。
【００５０】
【表２】
2011048735.tif 000034
【００５１】
図１４は、表２のθｉとｓａｇＸおよびｓａｇＹについてグラフ化したものである。また、図１５に、θｉと基点Ｑからの仮想光の入射面１１での屈折角であるθ１の関係のグラフを示す。図１５は、上述した実施例１と同様に、本実施例２における第１入射面１１１と第２入射面１１２とでθ１の符号が反転していることを示している。
【００５２】
図１６Ａは、実施例２の発光装置を配置し、ＬＥＤの発光面から２３ｍｍ離れた位置に被照射面を配置したときの計算で求めた被照射面での照度分布を表す。図１６Ｂは、図１６Ａのときと同じＬＥＤ（発光面上に封止部２１がないもの）のみを配置し、ＬＥＤの発光面から２３ｍｍ離れた位置に被照射面を配置したときの計算で求めた被照射面での照度分布を表す。なお、図１６Ａおよび図１６Ｂは、図１３Ａおよび図１３Ｂと同様に、光軸中心照度を１として規格化したときの被照射面上での照度分布曲線を示している。図１６Ａと図１６Ｂを比較すると、光源を周囲から取り囲む形状を有する照明用レンズ１の効果で被照射面を広く照明できていることがわかる。
【００５３】
なお、実施例２では、出射面１２に関するｓａｇＹ60／ｓａｇＹ0が０．６２９となっている。
【００５４】
（実施例３）
次に実施例３の具体的な数値を表３に示す。
【００５５】
【表３】
2011048735.tif 000035
【００５６】
図１７は、表３のθｉとｓａｇＸおよびｓａｇＹについてグラフ化したものである。また、図１８に、θｉと基点Ｑからの仮想光の入射面１１での屈折角であるθ１の関係のグラフを示す。図１８は、上述した実施例１と同様に、本実施例３における第１入射面１１１と第２入射面１１２とでθ１の符号が反転していることを示している。
【００５７】
図１９Ａは、実施例３の発光装置を配置し、ＬＥＤの発光面から２３ｍｍ離れた位置に被照射面を配置したときの計算で求めた被照射面での照度分布を表す。図１９Ｂは、図１９Ａのときと同じＬＥＤ（発光面上に封止部２１がないもの）のみを配置し、ＬＥＤの発光面から２３ｍｍ離れた位置に被照射面を配置したときの計算で求めた被照射面での照度分布を表す。なお、図１９Ａおよび図１９Ｂは、図１３Ａおよび図１３Ｂと同様に、光軸中心照度を１として規格化したときの被照射面上での照度分布曲線を示している。図１９Ａと図１９Ｂを比較すると、光源を挟むような二股状の形状を有する照明用レンズ１０の効果で被照射面を広く照明できていることがわかる。
【００５８】
なお、実施例３では、出射面１２に関するｓａｇＹ60／ｓａｇＹ0が０．６６０となっている。
【００５９】
（実施の形態３）
図２０は、本発明の実施の形態３に係る面光源９の構成図である。この面光源９は、平面的に配置された、実施の形態２で説明した、光源からの光を放射状に拡張する照明用レンズ１（図１〜３参照）を含む複数の発光装置７と、これらの発光装置７を覆うように配置された拡散板４とを備えている。なお、発光装置７は、図２０に示すようにマトリクス状に配置されていてもよいし、千鳥状に配置されていてもよい。
【００６０】
また、面光源９は、発光装置７を挟んで拡散板４と対向する基板８を備えている。基板８には、図２１に示すように、各発光装置７のＬＥＤ２が実装されている。本実施形態では、照明用レンズ１の底面１３が基板８に接合されており、基板８上に、照明用レンズ１を避けながら基板８を覆うように反射板６が配置されている。ただし、照明用レンズ１の底面１３は、必ずしも基板８に直接的に接合されている必要はなく、例えば支柱を介して基板８に接合されていてもよい。この場合、基板８と照明用レンズ１の底面１３との間には隙間が形成されるので、反射板６は、その隙間に入り込んでいてもよい。
【００６１】
発光装置７は、拡散板４の一方面４ａに光を照射する。すなわち、拡散板４の一方面４ａは、実施の形態１および実施の形態２で説明した被照射面３となっている。拡散板４は、一方面４ａに照射された光を他方面４ｂから拡散された状態で放射する。個々の発光装置７からは拡散板４の一方面４ａに広い範囲で均一化された照度の光が照射され、この光が拡散板４で拡散されることにより、面内での輝度ムラが少ない面光源ができる。
【００６２】
発光装置７からの光は、拡散板４で散乱されて、発光装置側へ戻ったり拡散板４を透過したりする。発光装置側へ戻って反射板６に入射する光は、反射板６で反射されて、拡散板４に再度入射する。
【００６３】
図２２Ａは、実施例１の発光装置を３０ｍｍピッチで一直線上に４つ配置し、ＬＥＤの発光面から２３ｍｍ離れた位置に拡散板を配置したときの計算で求めた拡散板入射面（発光装置側の一方面）での照度分布を表す。照度分布に細かな波が見られるが照度計算を実行する上で、評価する光線数が不足しているためである。同様にして求めた、実施例２の発光装置を用いたときの照度分布を図２３Ａに示す。
【００６４】
図２２Ｂおよび図２３Ｂは、ＬＥＤのみを３０ｍｍピッチで一直線上に４つ配置し、ＬＥＤから２３ｍｍ離れた位置に拡散板を配置したときの計算で求めた拡散板入射面での照度分布を表す。なお、図２２Ｂでは発光面上に封止部があるＬＥＤ（パッケージサイズ：３．０×２．０ｍｍ）が用いられ、図２３Ｂでは発光面上に封止部がないＬＥＤ（パッケージサイズ：５．８×３．４ｍｍ）が用いられている。
【００６５】
図２２Ａと図２２Ｂおよび図２３Ａと図２３Ｂを比較すると、光源を周囲から取り囲む形状を有する照明用レンズ１の効果で拡散板入射面を均一に照明できていることがわかる。
【００６６】
図２４は、変形例の面光源９の構成図である。この面光源９では、光源からの光を一方向（第１方向）のみ拡張する照明用レンズ１０（図４参照）を含む複数の発光装置７が、基板８の第１方向の中央位置で第１方向と直交する第２方向に一列に並ぶように、平面的に配置されている。なお、発光装置７は、一列に配列されている必要はなく、基板８を第１方向に均等に分割するような２本以上の直線上に配列されていてもよい。
【００６７】
図２５Ａは、実施例３の発光装置を３０ｍｍピッチで一直線上に４つ配置し、ＬＥＤの発光面から２３ｍｍ離れた位置に拡散板を配置したときの計算で求めた拡散板入射面（発光装置側の一方面）での照度分布を表す。図２５Ｂは、ＬＥＤのみを３０ｍｍピッチで一直線上に４つ配置し、ＬＥＤから２３ｍｍ離れた位置に拡散板を配置したときの計算で求めた拡散板入射面での照度分布を表す。なお、図２５Ｂでは発光面上に封止部がないＬＥＤ（パッケージサイズ：３．０×３．０ｍｍ）が用いられている。図２５Ａと図２５Ｂを比較すると、光源を挟むような二股状の形状を有する照明用レンズ１０の効果で拡散板入射面を均一に照明できていることがわかる。
【００６８】
なお、各発光装置７の照明用レンズ１０は、図２６に示すように、隣接する照明用レンズ１０と連続していて、１本のレンズ１００を構成していてもよい。
【００６９】
（実施の形態４）
図２７は、本発明の実施の形態４に係る液晶ディスプレイ装置の構成図である。この液晶ディスプレイ装置は、液晶パネル５と、液晶パネル５の裏側に配置された、実施の形態３で説明した、光源からの光を放射状に拡張する照明用レンズ１を含む面光源９（図２０参照）とを備えている。
【００７０】
ＬＥＤ２と照明用レンズ１で構成される発光装置７が平面的に複数配置され、これらの発光装置７によって拡散板４が照明される。拡散板４の裏面（一方面）は、照度が均一化された光が照射され、この光が拡散板４によって拡散されて液晶パネル５が照明される。
【００７１】
なお、液晶パネル５と面光源９との間には拡散シート、プリズムシート等の光学シートが配置されていることが好ましい。この場合、拡散板４を透過した光は、光学シートでさらに拡散されて、液晶パネル５を照明する。
【００７２】
なお、図示は省略するが、光源からの光を一方向のみに拡張する照明用レンズ１０を含む面光源９（図２４および図２６参照）を液晶パネル５の裏側に配置しても、液晶ディスプレイ装置を構成可能であることは言うまでもない。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を光軸方向と直交する少なくとも一方向に拡張して被照射面に照射する照明用レンズであって、
光源からの光が入射する入射面と、入射した光を出射させる出射面と、前記入射面の外側で前記出射面と反対側を向く底面と、を備え、
前記入射面は、前記光軸と直交する、前記出射面側に凸な曲面の第１入射面と、この第１入射面の縁から広がりながら前記底面の内縁に斜めにつながる第２入射面と、を有し、
前記一方向に沿って前記光軸を通る断面において、前記光源の位置に対応する前記光軸上の基点から前記入射面に直接的に到達する仮想光が前記入射面を透過するときの屈折角をθ１とし、このθ１の符号を前記入射面の法線に対して前記光軸側を負、その反対側を正としたときに、前記第１入射面ではθ１の符号が負となり、前記第２入射面ではθ１の符号が正となる、
照明用レンズ。
【請求項２】
前記第２入射面は、前記第１入射面の縁から直線的に広がっている、請求項１に記載の照明用レンズ。
【請求項３】
前記入射面は、すり鉢状の凹面であり、前記底面は、前記入射面の周囲に位置している、請求項１に記載の照明用レンズ。
【請求項４】
前記入射面は、筒状の凹面であり、前記底面は、前記入射面の両側に位置している、請求項１に記載の照明用レンズ。
【請求項５】
前記一方向に沿って前記光軸を通る断面において、前記第２入射面上の任意の点における接線と前記光軸とのなす角度は、２０°以上７０°以下である、請求項１に記載の照明用レンズ。
【請求項６】
前記入射面は、前記光軸に対して回転対称であり、前記第２入射面は、前記第１入射面の周縁から拡径しながら前記底面の内周縁に斜めにつながっている、請求項３に記載の照明用レンズ。
【請求項７】
前記出射面は、連続する凸面であり、前記一方向に沿って前記光軸を通る断面において、前記出射面の中心部分の曲率は実質的にゼロである、請求項１に記載の照明用レンズ。
【請求項８】
前記一方向に沿って前記光軸を通る断面において、前記出射面上の任意の点と前記光軸上の基点とを結んだ直線と前記光軸との角度をθｉ、前記光軸上の基点から前記出射面上の任意の点まで光軸方向に測った距離をｓａｇＹ、θｉが０°のときのｓａｇＹをｓａｇＹ0、θｉが６０°のときのｓａｇＹをｓａｇＹ60としたときに、以下の式
０．５＜ｓａｇＹ60／ｓａｇＹ0＜０．８
を満足する、請求項１に記載の照明用レンズ。
【請求項９】
前記底面は、フラットである、請求項１に記載の照明用レンズ。
【請求項１０】
前記光軸上の基点は、前記底面と同一平面上または前記底面よりも前記第１入射面側にある、請求項９に記載の照明用レンズ。
【請求項１１】
光を放射する発光ダイオードと、前記発光ダイオードからの光を拡張して被照射面に照射する照明用レンズと、を備える発光装置であって、
前記照明用レンズは、請求項１に記載の照明用レンズである、発光装置。
【請求項１２】
前記第２入射面は、光軸方向において前記発光ダイオードの発光面を超えるように広がっている、請求項１１に記載の発光装置。
【請求項１３】
前記発光ダイオードの発光面上には、封止樹脂によりドーム型の封止部が形成されている、請求項１１に記載の発光装置。
【請求項１４】
平面的に配置された複数の発光装置と、前記複数の発光装置を覆うように配置され、前記複数の発光装置から一方面に照射された光を他方面から拡散した状態で放射する拡散板と、を備える面光源であって、
前記複数の発光装置のそれぞれは、請求項１１に記載の発光装置である、面光源。
【請求項１５】
前記複数の発光装置を挟んで前記拡散板と対向する基板であって前記複数の発光装置のそれぞれの前記発光ダイオードが実装された基板と、前記照明用レンズを避けながら前記基板を覆うように前記基板上に配置された反射板と、をさらに備える、請求項１４に記載の面光源。
【請求項１６】
液晶パネルと、前記液晶パネルの裏側に配置された請求項１４に記載の面光源と、を備える液晶ディスプレイ装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2011048735.tif 000036
【図２】
2011048735.tif 000037
【図３】
2011048735.tif 000038
【図４】
2011048735.tif 000039
【図５】
2011048735.tif 000040
【図６】
2011048735.tif 000041
【図７】
2011048735.tif 000042
【図８】
2011048735.tif 000043
【図９】
2011048735.tif 000044
【図１０】
2011048735.tif 000045
【図１１】
2011048735.tif 000046
【図１２】
2011048735.tif 000047
【図１３】
2011048735.tif 000048
【図１４】
2011048735.tif 000049
【図１５】
2011048735.tif 000050
【図１６】
2011048735.tif 000051
【図１７】
2011048735.tif 000052
【図１８】
2011048735.tif 000053
【図１９】
2011048735.tif 000054
【図２０】
2011048735.tif 000055
【図２１】
2011048735.tif 000056
【図２２】
2011048735.tif 000057
【図２３】
2011048735.tif 000058
【図２４】
2011048735.tif 000059
【図２５】
2011048735.tif 000060
【図２６】
2011048735.tif 000061
【図２７】
2011048735.tif 000062
【手続補正書】
【提出日】平成24年7月2日(2012.7.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を光軸方向と直交する少なくとも一方向に拡張して被照射面に照射する照
明用レンズであって、
光源からの光が入射する入射面と、入射した光を出射させる出射面と、前記入射面の外
側で前記出射面と反対側を向く底面と、を備え、
前記入射面は、前記出射面側に凸な曲面であって前記光軸と交差する部分において前記
光軸と直交する第１入射面と、この第１入射面の縁から広がりながら前記底面の内縁に斜
めにつながる第２入射面と、を有し、
前記一方向に沿って前記光軸を通る断面において、前記光源の位置に対応する前記光軸
上の基点から前記入射面に直接的に到達する仮想光が前記入射面を透過するときの屈折角
をθ１とし、このθ１の符号を前記入射面の法線に対して前記光軸側を負、その反対側を
正としたときに、前記第１入射面ではθ１の符号が負となり、前記第２入射面ではθ１の
符号が正となる、
照明用レンズ。
【請求項２】
前記第２入射面は、前記第１入射面の縁から直線的に広がっている、請求項１に記載の
照明用レンズ。
【請求項３】
前記入射面は、すり鉢状の凹面であり、前記底面は、前記入射面の周囲に位置している
、請求項１に記載の照明用レンズ。
【請求項４】
前記入射面は、筒状の凹面であり、前記底面は、前記入射面の両側に位置している、請
求項１に記載の照明用レンズ。
【請求項５】
前記入射面は、前記光軸に対して回転対称であり、前記第２入射面は、前記第１入射面
の周縁から拡径しながら前記底面の内周縁に斜めにつながっている、請求項３に記載の照
明用レンズ。
【請求項６】
前記出射面は、連続する凸面であり、前記一方向に沿って前記光軸を通る断面において
、前記出射面の中心部分の曲率は実質的にゼロである、請求項１に記載の照明用レンズ。
【請求項７】
前記底面は、フラットである、請求項１に記載の照明用レンズ。
【請求項８】
前記光軸上の基点は、前記底面と同一平面上または前記底面よりも前記第１入射面側に
ある、請求項７に記載の照明用レンズ。
【請求項９】
光を放射する発光ダイオードと、前記発光ダイオードからの光を拡張して被照射面に照
射する照明用レンズと、を備える発光装置であって、
前記照明用レンズは、請求項１に記載の照明用レンズである、発光装置。
【請求項１０】
前記第２入射面は、光軸方向において前記発光ダイオードの発光面を超えるように広が
っている、請求項９に記載の発光装置。
【請求項１１】
前記発光ダイオードの発光面上には、封止樹脂によりドーム型の封止部が形成されてい
る、請求項９に記載の発光装置。
【請求項１２】
平面的に配置された複数の発光装置と、前記複数の発光装置を覆うように配置され、前
記複数の発光装置から一方面に照射された光を他方面から拡散した状態で放射する拡散板
と、を備える面光源であって、
前記複数の発光装置のそれぞれは、請求項９に記載の発光装置である、面光源。
【請求項１３】
前記複数の発光装置を挟んで前記拡散板と対向する基板であって前記複数の発光装置の
それぞれの前記発光ダイオードが実装された基板と、前記照明用レンズを避けながら前記
基板を覆うように前記基板上に配置された反射板と、をさらに備える、請求項１２に記載
の面光源。
【請求項１４】
液晶パネルと、前記液晶パネルの裏側に配置された請求項１２に記載の面光源と、を備
える液晶ディスプレイ装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2011048735.tif 000063
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2011048735.tif 000064
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2011048735.tif 000065
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2011048735.tif 000066
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2011048735.tif 000067
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2011048735.tif 000068
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2011048735.tif 000069
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２１】
2011048735.tif 000070
【国際調査報告】
2011048735.tif 000071
2011048735.tif 000072
2011048735.tif 000073
2011048735.tif 000074